基于单片机的交通灯设计Word格式.docx

1、随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。同时也随着城市机动车量的不断增加，许多大城市如北京、上海、南京等出现了交通超负荷运行的情况，因此，自80年代后期，这些城市纷纷修建城市高速道路，在高速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路

2、的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。为此，本次设计完成的就是交通灯设计。以下就城乡交通灯控制系统的电路原理、设计计算和实验调试等问题来进行具体分析讨论。二、总体设计方案2.1 设计思路2.1.1 红绿灯端口个数十字路口共四个方向，其中东西方向与南北方向各自灯亮灭是一致的。所以，采用六位信号控制各方向红、黄、绿灯即可。3.2 红绿灯显示电路的设计 红绿灯显示电路使用P0口低六位，通过一片74LS245驱

3、动芯片进行功率放大，然后送给对应红绿灯，使其按照程序熄灭。74ls245的AB/BA端接低电平，表示数据由B端向A端输送。发光管的公共端接到VCC，因此为低电平有效。在设计方案中提到，南向和北向，东向和西向的红绿灯显示一致，所以南向和北向，东向和西向的红绿灯应接到相同的I/O口，在本电路中，南向和北向，东向和西向的红绿灯相串联接如P0口。其中，P0.0、P0.1、P0.2输出控制南北向红灯、绿灯、黄灯；P0.3、P0.4、P0.5输出控制东西向红灯、绿灯、黄灯。图1交通灯的状态和变化顺序2.1.2 通行时间设计 红绿灯显示时间：以南北向为例，南北方向绿灯，东西方向红灯，倒计时25s，到5s时，

4、南北向绿灯灭，黄灯亮。倒计时结束后，南北方向红灯，东西方向绿灯，倒计时从新开始，如此循环运行。2.1.3 数码管显示设计方案为使倒计时显示代码更简洁直观，倒计时显示采用静态显示，直接由I/O接口输出给对应数码管。在数码管显示中，通常有两种显示方式：静态显示和动态显示，动态显示中硬件电路较为简单，但是程序复杂，容易被外界干扰，为使倒计时显示代码更简洁直观，方便后期系统扩展，倒计时显示采用静态显示，直接由I/O接口输出给对应数码管；其中P1口控制个位显示，P2口控制倒计时的十位显示。2.2方案确立红绿灯、数码管输出采用并口输出，在需要延时时CPU进行调用延时子程序延时。各方向红绿灯的亮灭用传送指令

5、给相应端口赋值。在十字路口需要红绿黄灯共12个灯，但考虑到东方和西方、南方共和北方的红绿灯工作状态相同，故本次设计中采用6个发光二级管来代替12个灯，数码管显示程序采用静态显示，采用每调用一秒延时程序，为数码管对应端口赋一次值的算法。当需要结束强通时，只需按下复位键，单片机即可从新工作。采用P0口低六位来控制东西方向和南北方向的红、黄、绿灯。P1、P2口经过译码器输出到数码管。考虑到硬件设施的局限性，即按键难免抖动，故本次设计没有用中断模式，所采用的就是查询模式，如果需要改变可2.3 设计方框图2.3.1 电路方框图图2电路方框图方框图电路方框图有单片机、复位电路、时钟电路、警报电路、倒计时驱

6、动电路、倒计时显示电路、红绿灯驱动电路、红绿灯显示电路构成，其各部分的主控与被控关系如电路中箭头所示。2.3.2 程序方框图89S51单片机警报电路LED显示复位电路（已省）驱动数码管显示晶振电路图3 程序方框图单片机上电后，从0000H开始执行，程序直接跳往主程序。在主程序中，首先对单片机进行初始化，初始化包括开启中断服务，并打开中断0、中断1，以便按下强通按钮后可以跳转到中断程序（中断程序在后面做详细介绍）。然后执行程序主体，先为P0口赋值，使南北方向绿灯，东西方向红灯亮，再调用延时1子程序。延时1子程序采用循环与查表指令每隔一秒为P2口赋值一次，从而显示出从25递减的倒计时。当倒计时为3

7、时，返回主程序并调用南北绿灯闪烁子程序，在本子程序中，先调用一次一秒钟的闪烁子程序，再P2口赋值使倒计时显示04，然后再调用一次一秒中的闪烁子程序，然后返回主程序。接着向P1口赋值，使南北方向黄灯，东西方向红灯亮，再调用延时2子程序，每隔一秒为P2口赋值一次，以便显示除由3到1的倒计时显示。南北方向通行结束，为P1口赋值，使南北方向红灯，东西方向绿灯，再调用延时1子程序。当倒计时为3时，返回主程序并调用东西绿灯闪烁子程序，返回主程序后，向P1口赋值，使南北方向红灯，东西方向黄灯，再调用延时2子程序。此时，程序主体执行一遍，南北各通行25s，由跳转指令使程序跳往程序主体开始地址，循环执行程序主体

8、。警报电路由 STC89S51的P3.2脚P3.3脚及外部开关按扭组成，当外部开关按扭按下时，进入中断，单片机执行中断指令，使东西或南北方向强行绿灯。2.3.3原理图图4 电路总原理图图3中六个发光二极管的连接方式被称为共阳极连接，即所有二极管的N极连在一起再与地线相连。对于这种连接方式，如果P0口的某个引脚输出逻辑1，即高电平，则对应的发光二极管被点亮。反之，则对应的二极管被熄灭。表1 P1口引脚与发光二极管的连接关系东西方向南北方向黄绿红P1.6P1.5P1.4P1.2P1.1P1.0所有发光二极管的另一端和74ls245之间还存在一个电阻R，即限流电阻，用来防止电流过大损坏电路器件。由不

9、同型号的二极管的参数不同，可根据具体情况来确定限流电阻的阻值。R2的取值范围为11K。为保证电路的安全，阻值可选的大些，如发光二极管的亮度不够，阻值可适当选的小些，直到发光二极管的亮度满足要求。三、设计原理分析3.1 芯片74LS245的功能 图5 74LS245引脚图74LS245是我们常用的芯片，用来驱动led或者其他的设备,用法很简单如上图,他是8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。74LS245还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。当8051单片机的P0口总线负载达到或超过P0最大负载能力时，必须接入74LS245等总线驱动器。当片选端/CE低电平有效时，DIR=“0”

10、，信号由 B 向 A 传输；（接收）DIR=“1”，信号由 A 向 B 传输；（发送）当/CE为高电平时，A、B均为高阻态。表2 74LS245功能表输入功能EDIRB口为输入A口为输出1A口为输入B口为输出A口与B口隔离3.2复位电路和震荡电路的设计图6复位电路和震荡电路复位电路采用按键电平复位式复位电路。如复位电路所示，单片机正在工作时，当按下RESET键时，RST端相当于接高电平，从而单片机即可复位。震荡电路使用一个12M晶振和两个30PF电容，配合片内振荡器产生12MHZ片内时钟信号，供单片机正常工作使用。3.3码管引脚图图7七段数码管引脚图数码管常识：a、段及小数点上加限流电阻b、使

11、用电压：段：根据发光颜色决定； 小数点：根据发光颜色决定c、使用电流：静态：总电流 80mA（每段 10mA）；动态：平均电流 4-5mA 峰值电流 100mA上面这个只是七段数码管引脚图，其中共阳极数码管引脚图和共阴极的是一样的四、使用说明本实验板模拟的是城市街道的交通灯控制系统，十字路口共四个方向，其中东西方向与南北方向各自灯亮灭是一致的。本交通灯系统工作模式分为三个模式，分别是：白天模式、夜间模式、急车通道模式。其中白天模式倒计时为30秒，夜间模式倒计时采用20秒，当有急救车、消防车等急车通过时所有路口都为红灯，同时警报（蜂鸣器）响以提示有急车通过。当开关S1、S2断开时系统工作在白天模

12、式，此时数码管显示倒计时时间，到5秒时显示绿灯的方向会转换为黄灯起警示作用，开关S1闭合时转换到急车通道模式。当S1断开、S2闭合时系统工作在夜间模式。开关控制明细如下表：表3 开关状态与工作状态之间的关系开关状态工作状态S1断开S2断开白天模式S1断开S2闭合夜间模式S1闭合S2断开夜间急车通道模式白天急车通道模式 五、心得体会，通过一次次反复的实验，最终还是能实现基本功能。通过这次实习,使我的理论知识上升到了一个实践的过程。同时在实践中也加深了我们对理论知识的理解。本次课程设计做了十多天，通过这十多天每天在电脑上查质料、画电路图、买元器件、焊接电路，我更加了解到自己对专业知识的不足，在课堂

13、上我只能学习到理论知识，但实际动手能力却很差。在硬件设计中还是没有很大困难的。最困难的就是编写程序，加上对汇编程序的生疏，根本就不知道从何入手。对于所编写的程序，自己感觉从理论上是可以的，但一应用到硬件上就不行了。觉得这十多天里学到的东西比以往要多。金工实习、电工实习都是十多天，但以往心态较浮躁，只是为了完成老师布置的任务，很多比较实质性的东西并未真正领会。这十多天里一天里以还算平静的心态面对此次课程设计，发现自己忽略了很多比较重要的东西。本次课程设计还让我深刻的感受到，会查阅资料也是一种很重要并且需要不断锻炼的能力。很多时候不是找不到资料，而是面对大量的资料不会从中提取有用的信息。本次课程设

14、计也提醒我学过的知识很大一部分都让我忘了，因此对于某些在实际应用很重要的知识应抽出时间复习。在这次设计中我得到了同学的很多的帮助，我真的是非常的感谢他们! 六.参考文献1 李朝青.单片机原理及接口技术（修订版） M .北京：北京航空航天大学出版社，19982 李广弟.单片机基础 M .北京：北京航空航天大学出版社，19923 赫建国,郑燕,薛延霞.单片机在电子电路设计中的应用 M . 北京：清华大学出版社，20064 康华光.电子技术基础.M.北京;高等教育出版社,2006 5张佐光，张晓宏，仲伟虹，等.多相混杂纤维复合材料拉伸行为分析见：张为民编.第九届全国复合材料学术会议论文集（下册）北京

15、：世界图书出版公司，1996.4104166 康华光.电子技术基础.M.北京;7 余小平等.电子系统设计.M.北京:北京航空航天大学出版社,20078 邱关源.电路.M.北京:附录一附录二程序设计 ORG 0000H AJMP START ORG 0003H AJMP AMBULANS ;强通程序 ORG 0061hSTART: MOV SP,#60H SETB IT0 ;外部中断0 边沿触发 SETB EX0 ;允许外部中断0 SETB EA ;开总中断 MOV IP,#01H ;外部中断0为高级中断;DAYTIME: ;（控制红绿黄灯及数码管显示程序） 白天 JNB P3.3,NIGHT

16、;判断夜晚控制按键是否按下 MOV 2AH,#1FH ;送显示初值 MOV P0,#0DEH MOV R7,#19HDAYTIME1: LCALL DEL1 DJNZ R7,DAYTIME1 MOV P0,#0eeH MOV R7,#05HDAYTIME2: DJNZ R7,DAYTIME2 JNB P3.3,NIGHT MOV P0,#0f3H MOV 2AH,#1FHDAYTIME3: DJNZ R7,DAYTIME3 MOV P0,#0f5HDAYTIME4: DJNZ R7,DAYTIME4 LJMP DAYTIMENIGHT:（控制红绿黄灯及数码管显示程序） 夜晚 JB P3.3,D

17、AYTIME MOV 2AH,#15H MOV R7,#00FHNIGHT1: DJNZ R7,NIGHT1 MOV P0,#0EEHNIGHT2: DJNZ R7,NIGHT2NIGHT3: DJNZ R7,NIGHT3NIGHT4: DJNZ R7,NIGHT4 AJMP NIGHT RET显示程序DEL1: DEC 2AH MOV A,2AH MOV B,#0AH DIV AB MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV p2,A MOV A,B MOV p1,A lcall delay表TABLE: DB 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,

18、82h,0f8h,80h,90hAMBULANS:（控制红绿黄灯及数码管显示程序） 强通程序 PUSH ACC PUSH PSW蜂鸣程序fengming: MOV R2,#08HDLV1: MOV R3,#0FAH CLR P3.0 LCALL DELAY1 ;延时 DJNZ R3,DLV2 DJNZ R2,DLV1 MOV R2,#10H ;改变循环初值 DLV3:DLV4: CPL P3.0 LCALL DELAY2 DJNZ R3,DLV4 DJNZ R2,DLV3 ajmp fengmingdelay1: mov r7,#00hLLA: DJNZ R7,LLA retdelay2: m

19、ov r7,#128LLB: DJNZ R7,LLB红灯全亮 MOV 2AH,#10H MOV P0,#0f6H MOV R5,#10HAMBULANS1:MOV A,2AHCJNE A,#01H,AMBULANS1 SETB P3.0 DJNZ R5,AMBULANS1 POP PSW POP ACC RETI下面为延时程序DELAY:延时时间1S 误差 0us MOV R4,#17HDL1: MOV R3,#98HDL0: MOV R2,#46H DJNZ R2,$ DJNZ R3,DL0 DJNZ R4,DL1END 元器件选择表编号名称型号数量电阻电解电容2瓷片电容二极管 2三极管 1运放扬声器